スイッチネットワーク

質問

スイッチネットワークを構成するリピータハブ、レイヤー２スイッチ、レイヤー３スイッチの動作に関して、IPパケット、MACフレーム、電気信号が一緒に流れていますが、
どういうわけなのでしょうか。レイヤー２スイッチでMACアドレステーブル（MACアドレスと出力ポートが対応付けられている）、レイヤー３スイッチでMACアドレステーブル、ルーテイングテーブル（IPアドレスと出力ポートが対応付けられている）の仕組みが分かりません。また対応の付けられ方が分かりません。

回答No.5

kuma-ku · ベストアンサー

よくカプセル化と説明されていますが、
結局は、そのレイヤが参照できるヘッダ情報を付与しているに過ぎません。

[PC]-(1)-[L2SW]-(2)-[L3SW]-(3)-[Server]

例えば以上のような構成で、PC からServer 宛に送信されたデータは、
PC 内で以下の情報が付与されます。
[IPヘッダ]
　送信先アドレス：Server のIP
　送信元アドレス：PC のIP
[Ethernetヘッダ]
　送信先アドレス：スイッチのMAC アドレス
　送信元アドレス：PC のMAC アドレス

もともとあったデータにそれぞれのレイヤのヘッダを付与し、
一つのフレーム(パケット)が以下のような状態になります。

”[Ethernetヘッダ][IPヘッダ][データ]”
※簡略化しています。

この後、PC のNIC でフレームごとにメディア変換され、　
電気信号に変換されます。

先の図の(1)を流れたデータはL2SW に到達すると、
L2SW では電気信号からbit 信号に変換し、
MAC アドレスのbit 部分を読み取ります。

一度デジタル信号に直しているので、
byte 数が適正かのチェックを行い、
簡易的なエラーチェックが行われます。

ただし、それ以上のデータを読み取る事はできません。

送信先のMAC アドレスをL3SW、送信元を自分自身と、
MAC アドレス部分の付け替えを行ったL2SW は、
再度電気信号に変換し、(2)のケーブルにフレームを送出します。

そのフレームを受信したL3SW は、L2SW と同様、
電気信号をbit 信号に変換し、MAC アドレスを確認します。
更にバッファ内にフレームを取り込む時に、IP ヘッダの情報を読み取ります。

取り込むと言うのは、切り取るわけではなく、
あくまでフレームは一つの単位としてバッファに取り込まれます。
例えるなら、HDD 内のファイルのような状態です。
よって、L3SW のバッファ内では、MAC アドレスもIP ヘッダも引っ付いたままです。

この状態で、ルーティングテーブルやフィルタリングのチェックが行われます。

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余談ですが、
バッファは機種によって幾つかの種類があり、
CPU やメインボードのASIC とセットになって動作するタイプと、
モジュールASIC とセットになって動作するタイプがあり、
高価なL3SW は後者が多く搭載され、
Cisco のCEF などが該当します。
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ルーティングテーブルにマッチしたフレーム(パケット)は、
該当するPort から送信される前にMAC アドレスの付け替えと
電気信号への変換が行われ、ケーブル(4)に送出され、
目的のServer に届けられます。

かなり簡素化した部分がありますが、
概要としては以上のような動作になります。

参考書としては、以下の4つを上げておきます。
・NETWORK MAGAZINE の2005年4月号(バックナンバー)
・Cisco Catalyst LANスイッチ教科書
・ネットワークはなぜつながるのか
・最新コンピュータネットワーク技術の基礎
・Open Degign No.3　集中特集 イーサネットとTCP/IP

上記は、今回の要件を全て満たしている訳では有りませんが、
決して逸脱した内容でもないと思います。
一度立ち読みでもしてみてください。

頑張ってくださいね。

お礼

大変詳しいご説明誠に有難う御座いました。
シロウトにも分かりやすい説明でした。
励ましのお言葉有難う御座います。
今後とも宜しくお願い致します。

k1a2z3u4より。

回答No.4

root139

簡単に言うと、レイヤ２プロトコルはレイヤ３のデータを運び、レイヤ３プロトコルはレイヤ４のデータを運ぶというように、上位層のデータを下位層のプロトコルが運びます。

代表的なプロトコルを使った場合は、下記の様なイメージでしょうか。

イーサネットフレーム――――――――――
｜　イーサネットヘッダ
｜　IPデータグラム―――――――――――
｜　｜　IPヘッダ
｜　｜　TCPセグメント ―――――――――
｜　｜　｜　TCPヘッダ
｜　｜　｜　アプリケーションデータ
｜　｜　＋―――――――――――――――
｜　＋―――――――――――――――――
＋―――――――――――――――――――

アプリケーションから受け取ったデータをTCP層でヘッダを付けてTCPセグメントにし、TCP層から受け取ったデータをIP層でIPヘッダを付けてIPデータグラム(パケット)にして、・・・、といった感じです。

参考URL：

http://www.atmarkit.co.jp/fwin2k/network/tcpip006/tcpip01.html

お礼

少しイメージが湧きづらいですが、ご回答有難う御座いました。また、参考URL有難う御座いました。今後とも宜しくお願い致します。

k1a2z3u4より。

回答No.3

kuma-ku

こんばんは
ネットワーク上に流れるのは、電気や光の通信信号だけです。
UTP やSTP、同軸ケーブルの場合は電気信号、
光ファイバ の場合は光信号で、
この通信ケーブル類をメディアと呼びます。

メディアに接続されたネットワーク機器は、
それぞれ参照できるレイヤ(OSI)が異なります。

リピータやHUB は第一層、
スイッチングハブ(L2SW)は第二層、
L3SW やルータは第三層(実際にはTCP/UDP のPort まで参照可能)、
【まで】を参照することができます。

リピータやHUB は、受信した電気信号の中身を理解することはできません。

スイッチングハブ(L2SW)は、電気信号のL2 情報の入っている位置から、
L2 情報を抜き取り理解しています。

L3SW やルータは、電気信号のL2/L3 情報の位置から、
L2/L3 情報を抜き取り理解しています。

言い換えれば、MAC アドレスやIP のヘッダがずれたフレーム/パケットを受信すると、
電気信号の位置でしか理解していないそれぞれの機器は、
正しい情報を引き出せなくなってしまいます。

ただし、FCS などでエラーチェックを行っているため、
アドレスなどの位置がずれたデータは、
CRC エラー、アライメントエラー、ラント/ロングフレームとして
破棄されるケースがほとんどです。

また、以下のページも参考になると思いますので、
一度ご覧になってみてください。

参考URL：

http://www5e.biglobe.ne.jp/~aji/3min/06.html

お礼

そうですね。電気信号や光の形でMACフレームやIPパケットを送っているのですね。その後が分かりづらいですが、参考URL有難う御座いました。今後とも宜しくお願い致します。

k1a2z3u4より。

回答No.2

Bonjin

ここで語るには膨大すぎるので、情報系サイトを見たり、本を読んだりした方がよいでしょう。
本を読んだりしてわからなければ、また質問しましょう。

＞IPパケット、MACフレーム、電気信号が一緒に流れていますが
ネットワークに流れているのは光や電気の信号だけです。それらを使ってMACフレームなどの情報を伝送しています。
これは現在のネットワークで基本となっているOSIの７層が理解できるようになれば、自然とわかるようになると思います。

お礼

勉強が足りなくて申し訳御座いません。
今後とも宜しくお願い致します。

k1a2z3u4より。

回答No.1

suzui

この本を読みましょう。

参考URL：

http://www.n-study.com/books/2004/11/post_1.html

お礼

書籍のご紹介有難う御座います。
今後とも宜しくお願い致します。

k1a2z3u4より。